JP2002292273A - プラズマ反応装置及びプラズマ反応方法 - Google Patents
プラズマ反応装置及びプラズマ反応方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】気体をプラズマ化し、このプラズマのもつエネ
ルギーを利用して連続処理する場合において、安定した
反応によって処理を行うことが可能なプラズマ反応装置
及びプラズマ反応方法を提供する。 【解決手段】リアクター内に高電位側と低電位側の電極
が配され、該電極間に気体が流れることが可能な構造を
有する無機誘電体が充填された構成を備え、該電極間に
放電を発生させて該電極間に存在する気体をプラズマ化
するプラズマ反応装置または方法であって、前記リアク
ター内の温度調節ができるように構成する。
ルギーを利用して連続処理する場合において、安定した
反応によって処理を行うことが可能なプラズマ反応装置
及びプラズマ反応方法を提供する。 【解決手段】リアクター内に高電位側と低電位側の電極
が配され、該電極間に気体が流れることが可能な構造を
有する無機誘電体が充填された構成を備え、該電極間に
放電を発生させて該電極間に存在する気体をプラズマ化
するプラズマ反応装置または方法であって、前記リアク
ター内の温度調節ができるように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ反応装置及
びプラズマ反応方法に関し、、例えば、工業工程などか
ら排出されるＶＯＣ（揮発性有機化合物）を含有する気
体を分解するプラズマ反応装置または方法に係り、連続
した分解反応を行う場合でも安定して高分解率が得られ
る排ガス浄化装置等に適するプラズマ反応装置または方
法に関する。
びプラズマ反応方法に関し、、例えば、工業工程などか
ら排出されるＶＯＣ（揮発性有機化合物）を含有する気
体を分解するプラズマ反応装置または方法に係り、連続
した分解反応を行う場合でも安定して高分解率が得られ
る排ガス浄化装置等に適するプラズマ反応装置または方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】揮発性有機化合物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ
Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ（ＶＯＣ）；以下
ＶＯＣと記す。）を含有するガスを分解処理する方法と
して非平衡プラズマ法がある。非平衡プラズマ法は、常
温常圧で広い濃度範囲のＶＯＣが短時間で分解でき、装
置構成も簡単であるなどの利点が明らかとなっている。
そして、常圧下で放電を発生させる方法は数多く開発さ
れており、その方法は、無声放電、沿面放電、パルスコ
ロナ放電、パックトベッド放電に大別できる。
Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ（ＶＯＣ）；以下
ＶＯＣと記す。）を含有するガスを分解処理する方法と
して非平衡プラズマ法がある。非平衡プラズマ法は、常
温常圧で広い濃度範囲のＶＯＣが短時間で分解でき、装
置構成も簡単であるなどの利点が明らかとなっている。
そして、常圧下で放電を発生させる方法は数多く開発さ
れており、その方法は、無声放電、沿面放電、パルスコ
ロナ放電、パックトベッド放電に大別できる。
【０００３】無声放電は電極間距離が数ｍｍ程度と短
く、大容量のガスで安定した放電を得るためには反応器
を数多く用意する必要がある。また沿面放電はセラミッ
クスなどの無機物表面と内部に電極を形成し交流電圧を
印加するとセラミックス表面に放電が発生するもので極
めて部分的な放電状態となる。これらの問題点を解決す
べき方法として無機誘電体を充填したパックトベッド式
がある。パックトベッド式プラズマ装置はリアクター内
に無機誘電体として比誘電率（ε）１０００〜１０００
０のＢａＴｉＯ3（チタン酸バリウム）やチタン酸スト
ロンチウムを充填して、グロー放電を発生させることを
特徴とするものである。
く、大容量のガスで安定した放電を得るためには反応器
を数多く用意する必要がある。また沿面放電はセラミッ
クスなどの無機物表面と内部に電極を形成し交流電圧を
印加するとセラミックス表面に放電が発生するもので極
めて部分的な放電状態となる。これらの問題点を解決す
べき方法として無機誘電体を充填したパックトベッド式
がある。パックトベッド式プラズマ装置はリアクター内
に無機誘電体として比誘電率（ε）１０００〜１０００
０のＢａＴｉＯ3（チタン酸バリウム）やチタン酸スト
ロンチウムを充填して、グロー放電を発生させることを
特徴とするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したパックトベッ
ド式プラズマ装置によるＶＯＣ分解処理は、各種ＶＯＣ
に対して有効である。しかしながら、従来の大気圧プラ
ズマ反応装置では、時間の経過とともにリアクター内の
温度が上昇し、それに伴い電流値の減少が起こるため、
安定した放電を維持することは困難であり、長時間の連
続使用は不可能であった。また、リアクター内の温度が
高くなると、電流電圧特性が変化するだけでなく、分解
率の低下、中間副生成物の生成など分解反応にも悪影響
を及ぼす等の問題点を有している。すなわち、リアクタ
ー形状・容量、反応条件によっても温度特性は異なる
が、連続して１〜２時間程度使用した場合、リアクター
内の温度は１００℃前後にまで達することもあり、その
結果、分解率は大きく低下する。
ド式プラズマ装置によるＶＯＣ分解処理は、各種ＶＯＣ
に対して有効である。しかしながら、従来の大気圧プラ
ズマ反応装置では、時間の経過とともにリアクター内の
温度が上昇し、それに伴い電流値の減少が起こるため、
安定した放電を維持することは困難であり、長時間の連
続使用は不可能であった。また、リアクター内の温度が
高くなると、電流電圧特性が変化するだけでなく、分解
率の低下、中間副生成物の生成など分解反応にも悪影響
を及ぼす等の問題点を有している。すなわち、リアクタ
ー形状・容量、反応条件によっても温度特性は異なる
が、連続して１〜２時間程度使用した場合、リアクター
内の温度は１００℃前後にまで達することもあり、その
結果、分解率は大きく低下する。
【０００５】このようなことから、従来の装置では連続
して安定な反応を行うことは難しく、仮に電圧をコント
ロール（増加）することにより一時的に高い分解率を達
成しても、長時間の使用には対応できず、この方法には
限界がある。また、温度上昇を低く抑える方法として誘
電率の低い（ε＜１００）の無機誘電体を使用する方法
があるが、誘電率の低い誘電体を使用した場合、分解率
が低下することが懸念される。
して安定な反応を行うことは難しく、仮に電圧をコント
ロール（増加）することにより一時的に高い分解率を達
成しても、長時間の使用には対応できず、この方法には
限界がある。また、温度上昇を低く抑える方法として誘
電率の低い（ε＜１００）の無機誘電体を使用する方法
があるが、誘電率の低い誘電体を使用した場合、分解率
が低下することが懸念される。
【０００６】一方、ＶＯＣの種類によってはリアクター
内温度が２５℃以下の場合、凝縮が起こり、反応が十分
に進まないこともある。従ってリアクター内の温度が所
定値よりも低い場合、もしくは冷却により温度が下がっ
てしまった場合は、温度を上昇させることが必要となっ
てくる。また、ＶＯＣの種類、混合状態等によっても最
適反応温度は異なることから、リアクター内の温度をコ
ントロールすることは重要な問題である。
内温度が２５℃以下の場合、凝縮が起こり、反応が十分
に進まないこともある。従ってリアクター内の温度が所
定値よりも低い場合、もしくは冷却により温度が下がっ
てしまった場合は、温度を上昇させることが必要となっ
てくる。また、ＶＯＣの種類、混合状態等によっても最
適反応温度は異なることから、リアクター内の温度をコ
ントロールすることは重要な問題である。
【０００７】そこで、本発明は、上記課題を解決し、気
体をプラズマ化し、このプラズマのもつエネルギーを利
用して連続処理する場合において、安定した反応によっ
て処理を行うことが可能なプラズマ反応装置及びプラズ
マ反応方法を提供することを目的とするものである。
体をプラズマ化し、このプラズマのもつエネルギーを利
用して連続処理する場合において、安定した反応によっ
て処理を行うことが可能なプラズマ反応装置及びプラズ
マ反応方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、つぎの（１）〜（２０）のように構成した
プラズマ反応装置及びプラズマ反応方法を提供するもの
である。 （１）リアクター内に高電位側と低電位側の電極が配さ
れ、該電極間に気体が流れることが可能な構造を有する
無機誘電体が充填された構成を備え、該電極間に放電を
発生させて該電極間に存在する気体をプラズマ化して処
理するプラズマ反応装置であって、前記リアクター内の
温度を調節する温度調節手段を有することを特徴とする
プラズマ反応装置。 （２）前記温度調節手段が、前記電極に媒体を流通させ
るための配管を配することによって構成されていること
を特徴とする上記（１）に記載のプラズマ反応装置。 （３）前記低電位側の電極を接地状態とし、該接地電極
に前記配管が配されていることを特徴とする上記（２）
に記載のプラズマ反応装置。 （４）前記電極間に存在する気体を、常圧下においてプ
ラズマ化することを特徴とする上記（１）〜（３）のい
ずれかに記載のプラズマ反応装置。 （５）前記放電が、グロー放電であることを特徴とする
上記（１）〜（４）のいずれかに記載のプラズマ反応装
置。 （６）前記放電により、前記気体中に存在する揮発性有
機化合物を分解するように構成されていることを特徴と
する上記（１）〜（５）のいずれかに記載のプラズマ反
応装置。 （７）前記無機誘電体が、気体が流れることが可能な隙
間を有し、かつ該無機誘電体間の隙間で放電が発生する
構造を有することを特徴とする上記（１）〜（６）のい
ずれかに記載のプラズマ反応装置。 （８）前記無機誘電体が、強誘電体であることを特徴と
する上記（１）〜（７）のいずれかに記載のプラズマ反
応装置。 （９）前記無機誘電体が、チタン酸バリウム、チタン酸
ストロンチウムから選択される少なくとも一つからなる
ことを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載
のプラズマ反応装置。 （１０）前記無機誘電体が、粒状体であることを特徴と
する上記（１）〜（９）のいずれかに記載のプラズマ反
応装置。 （１１）リアクター内に高電位側と低電位側の電極間に
気体が流れることが可能な構造を有する無機誘電体を充
填し、該電極間に放電を発生させて該電極間に存在する
気体をプラズマ化して処理するプラズマ反応方法であっ
て、前記リアクター内を温度調節しながら、前記気体を
プラズマ化することを特徴とするプラズマ反応方法。 （１２）前記リアクター内の温度調節が、前記電極に配
された配管を流通する媒体を介して行われることを特徴
とする上記（１１）に記載のプラズマ反応方法。 （１３）前記低電位側の電極を接地状態とし、該接地電
極に前記配管が配されていることを特徴とする上記（１
２）に記載のプラズマ反応方法。 （１４）前記電極間に存在する気体を、常圧下において
プラズマ化することを特徴とする上記（１１）〜（１
３）のいずれかに記載のプラズマ反応方法。 （１５）前記放電が、グロー放電であることを特徴とす
る上記（１１）〜（１４）のいずれかに記載のプラズマ
反応方法。 （１６）前記放電により、前記気体中に存在する揮発性
有機化合物を分解することを特徴とする上記（１１）〜
（１５）のいずれかに記載のプラズマ反応方法。 （１７）前記無機誘電体が、気体が流れることが可能な
隙間を有し、かつ該無機誘電体間の隙間で放電が発生す
る構造を有することを特徴とする上記（１１）〜（１
６）のいずれかに記載のプラズマ反応方法。 （１８）前記無機誘電体が、強誘電体であることを特徴
とする上記（１１）〜（１７）のいずれかに記載のプラ
ズマ反応方法。 （１９）前記無機誘電体が、チタン酸バリウム、チタン
酸ストロンチウムから選択される少なくとも一つからな
ることを特徴とする上記（１１）〜（１８）のいずれか
に記載のプラズマ反応方法。 （２０）前記無機誘電体が、粒状体であることを特徴と
する上記（１１）〜（１９）のいずれかに記載のプラズ
マ反応方法。
成するため、つぎの（１）〜（２０）のように構成した
プラズマ反応装置及びプラズマ反応方法を提供するもの
である。 （１）リアクター内に高電位側と低電位側の電極が配さ
れ、該電極間に気体が流れることが可能な構造を有する
無機誘電体が充填された構成を備え、該電極間に放電を
発生させて該電極間に存在する気体をプラズマ化して処
理するプラズマ反応装置であって、前記リアクター内の
温度を調節する温度調節手段を有することを特徴とする
プラズマ反応装置。 （２）前記温度調節手段が、前記電極に媒体を流通させ
るための配管を配することによって構成されていること
を特徴とする上記（１）に記載のプラズマ反応装置。 （３）前記低電位側の電極を接地状態とし、該接地電極
に前記配管が配されていることを特徴とする上記（２）
に記載のプラズマ反応装置。 （４）前記電極間に存在する気体を、常圧下においてプ
ラズマ化することを特徴とする上記（１）〜（３）のい
ずれかに記載のプラズマ反応装置。 （５）前記放電が、グロー放電であることを特徴とする
上記（１）〜（４）のいずれかに記載のプラズマ反応装
置。 （６）前記放電により、前記気体中に存在する揮発性有
機化合物を分解するように構成されていることを特徴と
する上記（１）〜（５）のいずれかに記載のプラズマ反
応装置。 （７）前記無機誘電体が、気体が流れることが可能な隙
間を有し、かつ該無機誘電体間の隙間で放電が発生する
構造を有することを特徴とする上記（１）〜（６）のい
ずれかに記載のプラズマ反応装置。 （８）前記無機誘電体が、強誘電体であることを特徴と
する上記（１）〜（７）のいずれかに記載のプラズマ反
応装置。 （９）前記無機誘電体が、チタン酸バリウム、チタン酸
ストロンチウムから選択される少なくとも一つからなる
ことを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載
のプラズマ反応装置。 （１０）前記無機誘電体が、粒状体であることを特徴と
する上記（１）〜（９）のいずれかに記載のプラズマ反
応装置。 （１１）リアクター内に高電位側と低電位側の電極間に
気体が流れることが可能な構造を有する無機誘電体を充
填し、該電極間に放電を発生させて該電極間に存在する
気体をプラズマ化して処理するプラズマ反応方法であっ
て、前記リアクター内を温度調節しながら、前記気体を
プラズマ化することを特徴とするプラズマ反応方法。 （１２）前記リアクター内の温度調節が、前記電極に配
された配管を流通する媒体を介して行われることを特徴
とする上記（１１）に記載のプラズマ反応方法。 （１３）前記低電位側の電極を接地状態とし、該接地電
極に前記配管が配されていることを特徴とする上記（１
２）に記載のプラズマ反応方法。 （１４）前記電極間に存在する気体を、常圧下において
プラズマ化することを特徴とする上記（１１）〜（１
３）のいずれかに記載のプラズマ反応方法。 （１５）前記放電が、グロー放電であることを特徴とす
る上記（１１）〜（１４）のいずれかに記載のプラズマ
反応方法。 （１６）前記放電により、前記気体中に存在する揮発性
有機化合物を分解することを特徴とする上記（１１）〜
（１５）のいずれかに記載のプラズマ反応方法。 （１７）前記無機誘電体が、気体が流れることが可能な
隙間を有し、かつ該無機誘電体間の隙間で放電が発生す
る構造を有することを特徴とする上記（１１）〜（１
６）のいずれかに記載のプラズマ反応方法。 （１８）前記無機誘電体が、強誘電体であることを特徴
とする上記（１１）〜（１７）のいずれかに記載のプラ
ズマ反応方法。 （１９）前記無機誘電体が、チタン酸バリウム、チタン
酸ストロンチウムから選択される少なくとも一つからな
ることを特徴とする上記（１１）〜（１８）のいずれか
に記載のプラズマ反応方法。 （２０）前記無機誘電体が、粒状体であることを特徴と
する上記（１１）〜（１９）のいずれかに記載のプラズ
マ反応方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
上記構成を適用して、リアクター内を冷却及び加熱する
ことができる温度調節手段を構成することによって、リ
アクター内の温度を所定範囲内に保つようコントロール
し、それにより安定した放電を可能とすることで、高い
分解率を維持することが可能となる。例えば、ＶＯＣの
プラズマ分解処理を連続して行う場合、放電により生ず
るリアクター内の温度変化を、冷却機能及び加熱機能を
有する温度調節器を用いて温度コントロールすることに
より、長時間、高分解率で安定した分解反応を行うこと
が可能となる。
上記構成を適用して、リアクター内を冷却及び加熱する
ことができる温度調節手段を構成することによって、リ
アクター内の温度を所定範囲内に保つようコントロール
し、それにより安定した放電を可能とすることで、高い
分解率を維持することが可能となる。例えば、ＶＯＣの
プラズマ分解処理を連続して行う場合、放電により生ず
るリアクター内の温度変化を、冷却機能及び加熱機能を
有する温度調節器を用いて温度コントロールすることに
より、長時間、高分解率で安定した分解反応を行うこと
が可能となる。
【００１０】具体的な方法としては、電極板内に配され
た配管内に冷水、温水を循環させることにより冷却・加
温することができる手段、もしくは、電極板内に冷却及
び加熱することができる温度調節器を構成することによ
り、リアクター内の温度をコントロールすることが可能
となる。その際、温冷水を使用する場合、冷却水、温水
を循環させる配管の断面はどのような形状、例えば円
形、多角形など、いずれの形状でも差し支えない。反応
条件、リアクター内の温度状態により水温・水量を調整
するようにすることができる。また、配管もしくは温度
調節器は、リアクター全体を均一に温度調節できるよう
に、電極板内に配置することができる。また、リアクタ
ー構造は、同軸円筒タイプ、平行平板タイプのいずれで
もよく、層数もガス処理量に応じて任意に変更できるも
のとする。
た配管内に冷水、温水を循環させることにより冷却・加
温することができる手段、もしくは、電極板内に冷却及
び加熱することができる温度調節器を構成することによ
り、リアクター内の温度をコントロールすることが可能
となる。その際、温冷水を使用する場合、冷却水、温水
を循環させる配管の断面はどのような形状、例えば円
形、多角形など、いずれの形状でも差し支えない。反応
条件、リアクター内の温度状態により水温・水量を調整
するようにすることができる。また、配管もしくは温度
調節器は、リアクター全体を均一に温度調節できるよう
に、電極板内に配置することができる。また、リアクタ
ー構造は、同軸円筒タイプ、平行平板タイプのいずれで
もよく、層数もガス処理量に応じて任意に変更できるも
のとする。
【００１１】冷却機能、加熱機能を接地電極に設けるこ
とにより、効率良く温度コントロールすることが可能と
なる。電流電圧特性は、リアクター温度が６０℃前後に
なると、電流は初期値と比較して２〜３割程度低下す
る。また、ＶＯＣの種類によっては室温（２５℃）以下
では凝縮が起こり、反応が十分に進まないことがある。
従って、高分解率を維持して反応を行うためには、２５
〜６０℃望ましくは３０〜５０℃に保つことが必要であ
る。またリアクター内温度を一定に保つことにより、分
解率を維持することが可能である。また、リアクター内
の温度は、常にモニタリングされており、反応に最適な
温度範囲内で反応が行えるよう制御されるように構成す
ることができる。
とにより、効率良く温度コントロールすることが可能と
なる。電流電圧特性は、リアクター温度が６０℃前後に
なると、電流は初期値と比較して２〜３割程度低下す
る。また、ＶＯＣの種類によっては室温（２５℃）以下
では凝縮が起こり、反応が十分に進まないことがある。
従って、高分解率を維持して反応を行うためには、２５
〜６０℃望ましくは３０〜５０℃に保つことが必要であ
る。またリアクター内温度を一定に保つことにより、分
解率を維持することが可能である。また、リアクター内
の温度は、常にモニタリングされており、反応に最適な
温度範囲内で反応が行えるよう制御されるように構成す
ることができる。
【００１２】以下に、本発明の実施の形態におけるガス
分解装置の一例について、さらに詳細に説明する。図１
は、本実施の形態に係るガス分解装置の構成図である。
また、図２は、本実施の形態で使用するリアクター１を
気体の流れに平行な面で切断した断面図であり、図３
は、本実施の形態で使用するリアクター１を気体の流れ
に垂直な断面で切断した断面図である。また、図４は、
本実施の形態に係るガス分解装置における接地電極板の
断面図であり、冷水・温水を循環させるための配管１６
を備えている。
分解装置の一例について、さらに詳細に説明する。図１
は、本実施の形態に係るガス分解装置の構成図である。
また、図２は、本実施の形態で使用するリアクター１を
気体の流れに平行な面で切断した断面図であり、図３
は、本実施の形態で使用するリアクター１を気体の流れ
に垂直な断面で切断した断面図である。また、図４は、
本実施の形態に係るガス分解装置における接地電極板の
断面図であり、冷水・温水を循環させるための配管１６
を備えている。
【００１３】図２および図３に示すように、リアクター
１は、５枚の電極を有し、それらが高電位側と低電位側
に接続されている。ここでは、高電位側の第１電極５、
第３電極７及び第５電極９に対して、低電位側の第２電
極６及び第４電極８が配された電極構成が採られてい
る。第１電極５、第３電極７及び第５電極９は、交流電
源２に接続されており、電源により電極に交流電圧をか
けることができるようになっている。また、第２電極６
及び第４電極８は、電気的に接地状態である。
１は、５枚の電極を有し、それらが高電位側と低電位側
に接続されている。ここでは、高電位側の第１電極５、
第３電極７及び第５電極９に対して、低電位側の第２電
極６及び第４電極８が配された電極構成が採られてい
る。第１電極５、第３電極７及び第５電極９は、交流電
源２に接続されており、電源により電極に交流電圧をか
けることができるようになっている。また、第２電極６
及び第４電極８は、電気的に接地状態である。
【００１４】これらの電極数は、装置規模により任意に
決定することができ、処理流量が大きい時には電極枚数
を増加させることで、処理効率を下げることなく装置規
模を上げることができる。また、それぞれの電極の間に
は無機誘電体１０が充填されている。無機誘電体として
は、比誘電率１０００〜１００００のチタン酸バリウム
やチタン酸ストロンチウムのような強誘電体が望まし
い。また、無機誘電体の形状は、図２、３に示すよう
に、無機誘電体の空間を通ってガスが透過でき、かつ誘
電体間の隙間で放電が発生する構造を有する粒状、望ま
しくは球状のものが良い。
決定することができ、処理流量が大きい時には電極枚数
を増加させることで、処理効率を下げることなく装置規
模を上げることができる。また、それぞれの電極の間に
は無機誘電体１０が充填されている。無機誘電体として
は、比誘電率１０００〜１００００のチタン酸バリウム
やチタン酸ストロンチウムのような強誘電体が望まし
い。また、無機誘電体の形状は、図２、３に示すよう
に、無機誘電体の空間を通ってガスが透過でき、かつ誘
電体間の隙間で放電が発生する構造を有する粒状、望ま
しくは球状のものが良い。
【００１５】ＶＯＣガスは、リアクター入口１１より入
り、拡散空間１２に入り込む。ＶＯＣガスに特に制限は
ない。拡散空間１２と無機誘電体１０の充填されたプラ
ズマスペースとはテフロン（登録商標）の様な絶縁体材
料でなるメッシュなど気体が通過できる構造の絶縁体仕
切り１３で仕切られており、無機誘電体１０は拡散空間
１２には入り込まない構造となっている。
り、拡散空間１２に入り込む。ＶＯＣガスに特に制限は
ない。拡散空間１２と無機誘電体１０の充填されたプラ
ズマスペースとはテフロン（登録商標）の様な絶縁体材
料でなるメッシュなど気体が通過できる構造の絶縁体仕
切り１３で仕切られており、無機誘電体１０は拡散空間
１２には入り込まない構造となっている。
【００１６】拡散空間に入った気体は、絶縁体仕切り１
３を通過して無機誘電体の充填されたプラズマスペース
に入る。ここで電極１及び電極３及び電極５に交流電圧
をかけることでグロー放電が起こり、プラズマが発生す
る。この際、ＶＯＣガス中のＶＯＣ成分がプラズマのエ
ネルギーにより分解処理される。
３を通過して無機誘電体の充填されたプラズマスペース
に入る。ここで電極１及び電極３及び電極５に交流電圧
をかけることでグロー放電が起こり、プラズマが発生す
る。この際、ＶＯＣガス中のＶＯＣ成分がプラズマのエ
ネルギーにより分解処理される。
【００１７】連続して分解処理を行った場合、放電の影
響により、リアクター内に温度変化が生ずるが、配管１
６に温冷水器からの温水、冷水を循環させることによ
り、リアクター内の温度を一定に保つ。配管１６は図４
のように断面は円形で、蛇行した構造をとっており、上
記したように接地電極６、７に配されている。接地電極
板の上部から注入された温・冷水は配管内を流通し、下
部から排出され、さらに温冷水器へ戻って温度調整され
た後、配管内を循環することにより、リアクターを温度
コントロールするものである。リアクター内の温度は、
電極板に取り付けられた温度センサーにより、常時モニ
タリングされている。装置内で分解処理されたＶＯＣガ
スは気体出口１４より排出される。
響により、リアクター内に温度変化が生ずるが、配管１
６に温冷水器からの温水、冷水を循環させることによ
り、リアクター内の温度を一定に保つ。配管１６は図４
のように断面は円形で、蛇行した構造をとっており、上
記したように接地電極６、７に配されている。接地電極
板の上部から注入された温・冷水は配管内を流通し、下
部から排出され、さらに温冷水器へ戻って温度調整され
た後、配管内を循環することにより、リアクターを温度
コントロールするものである。リアクター内の温度は、
電極板に取り付けられた温度センサーにより、常時モニ
タリングされている。装置内で分解処理されたＶＯＣガ
スは気体出口１４より排出される。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
なお、本実施例で用いた実験装置を含む実験条件の内容
は、つぎのとおりである。なお、分解率に関しては、リ
アクターの入口・出口にてガスをテドラーバッグに採取
し、ＧＣＭＳ（ガスクロマトグラフ質量分析計）にて分
析し、ＶＯＣガスの出口濃度／入口濃度より算出した。 ・放電分解装置：粒径３ｍｍのチタン酸バリウム（Ｂａ
ＴｉＯ3；ε＝７０００）ペレットを充填したパックト
ベッド式放電装置。 ・リアクター寸法：電極板 ６００ × １２０ｍｍ、
電極間距離 １５ｍｍ×４層。 ・サンプルガス：１００ｐｐｍメタノールガス ・冷却水・温水：冷却水 水温 １５℃、流量 ２５〜
３０ｍｌ／ｍｉｎ、温 水 水温 ４０℃、流量 ４０
〜５０ｍｌ／ｍｉｎ。
なお、本実施例で用いた実験装置を含む実験条件の内容
は、つぎのとおりである。なお、分解率に関しては、リ
アクターの入口・出口にてガスをテドラーバッグに採取
し、ＧＣＭＳ（ガスクロマトグラフ質量分析計）にて分
析し、ＶＯＣガスの出口濃度／入口濃度より算出した。 ・放電分解装置：粒径３ｍｍのチタン酸バリウム（Ｂａ
ＴｉＯ3；ε＝７０００）ペレットを充填したパックト
ベッド式放電装置。 ・リアクター寸法：電極板 ６００ × １２０ｍｍ、
電極間距離 １５ｍｍ×４層。 ・サンプルガス：１００ｐｐｍメタノールガス ・冷却水・温水：冷却水 水温 １５℃、流量 ２５〜
３０ｍｌ／ｍｉｎ、温 水 水温 ４０℃、流量 ４０
〜５０ｍｌ／ｍｉｎ。
【００１９】［実施例１］実施例１においては、リアク
ター初期温度２５℃の状態に２．５ｋＶの電圧を印加
し、リアクター内温度が４０℃に達した時点からメタノ
ールガスを８０ｌ／ｍｉｎで流通した。さらに冷却水、
温水を使用し、リアクター内温度を４０±５℃保つよう
コントロールした。この時の電流値の経時変化を図５に
示す。図５より、リアクター内で安定した放電が発生し
ていることが確認できる。
ター初期温度２５℃の状態に２．５ｋＶの電圧を印加
し、リアクター内温度が４０℃に達した時点からメタノ
ールガスを８０ｌ／ｍｉｎで流通した。さらに冷却水、
温水を使用し、リアクター内温度を４０±５℃保つよう
コントロールした。この時の電流値の経時変化を図５に
示す。図５より、リアクター内で安定した放電が発生し
ていることが確認できる。
【００２０】［実施例２］実施例２においては、リアク
ター温度が４０℃に達した時点でメタノールガスを８０
ｌ／ｍｉｎで流通させ２．５ｋＶ、２３０ｍＡの処理条
件で連続して分解反応を行った。分解反応開始直後の分
解率は８９％、６０分経過後の分解率は８８％、１２０
分経過後の分解率は８９％で分解率の経時変化は見られ
なかった。
ター温度が４０℃に達した時点でメタノールガスを８０
ｌ／ｍｉｎで流通させ２．５ｋＶ、２３０ｍＡの処理条
件で連続して分解反応を行った。分解反応開始直後の分
解率は８９％、６０分経過後の分解率は８８％、１２０
分経過後の分解率は８９％で分解率の経時変化は見られ
なかった。
【００２１】（比較例１）比較例１においては、リアク
ターにメタノールガスを８０ｌ／ｍｉｎで流通させ、
２．５ｋＶの電圧を印加し、連続運転を行った。この
時、冷却水・温水による温度コントロールは行わない。
リアクター内の温度変化、電流値の経時変化を測定し
た。その結果を図６に示す。３０分間の連続運転でリア
クター温度は２７℃から７１℃まで上昇し、電流値は２
３０ｍＡから１８７ｍＡまで低下した。また９０分経過
後、リアクター温度は９７℃まで上昇し、電流値１２１
ｍＡまで低下した。
ターにメタノールガスを８０ｌ／ｍｉｎで流通させ、
２．５ｋＶの電圧を印加し、連続運転を行った。この
時、冷却水・温水による温度コントロールは行わない。
リアクター内の温度変化、電流値の経時変化を測定し
た。その結果を図６に示す。３０分間の連続運転でリア
クター温度は２７℃から７１℃まで上昇し、電流値は２
３０ｍＡから１８７ｍＡまで低下した。また９０分経過
後、リアクター温度は９７℃まで上昇し、電流値１２１
ｍＡまで低下した。
【００２２】（比較例２）比較例２においては、上記比
較例１において分解開始後、３０分後及び９０分後の分
解率を測定した。分解開始直後の分解率は８９％であっ
た。３０分経過後は７８％、９０分経過後は６４％とリ
アクター温度の上昇とともに分解率の低下が見られた。
較例１において分解開始後、３０分後及び９０分後の分
解率を測定した。分解開始直後の分解率は８９％であっ
た。３０分経過後は７８％、９０分経過後は６４％とリ
アクター温度の上昇とともに分解率の低下が見られた。
【００２３】（比較例３）比較例３においては、リアク
ター温度２０℃に保ちメタノールガスを８０ｌ／ｍｉｎ
で流通しながら、２．５ｋＶ、２２０ｍＡで分解反応を
行った。分解率を測定したところ６０％であった。
ター温度２０℃に保ちメタノールガスを８０ｌ／ｍｉｎ
で流通しながら、２．５ｋＶ、２２０ｍＡで分解反応を
行った。分解率を測定したところ６０％であった。
【００２４】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、気体をプラズマ化し、このプラズマのもつエネルギ
ーを利用して連続処理する場合において、安定した反応
によって処理を行うことが可能なプラズマ反応装置及び
プラズマ反応方法を実現することができる。
ば、気体をプラズマ化し、このプラズマのもつエネルギ
ーを利用して連続処理する場合において、安定した反応
によって処理を行うことが可能なプラズマ反応装置及び
プラズマ反応方法を実現することができる。
【図１】本発明の実施の形態に係るガス分解装置の構成
図。
図。
【図２】本発明の実施の形態に係るガス分解装置におけ
る気体の流れと平行なリアクターの断面図。
る気体の流れと平行なリアクターの断面図。
【図３】本発明の実施の形態に係るガス分解装置におけ
る気体の流れと垂直なリアクターの断面図。
る気体の流れと垂直なリアクターの断面図。
【図４】本発明の実施の形態に係るガス分解装置におけ
る接地電極板の断面図。
る接地電極板の断面図。
【図５】実施例１におけるリアクター温度と電流値の関
係を示すグラフ。
係を示すグラフ。
【図６】比較例１におけるリアクター温度と電流値の関
係を示すグラフ。
係を示すグラフ。
１：リアクター ２：交流電源 ３：変圧器 ４：温冷水器 ５：第１電極 ６：第２電極 ７：第３電極 ８：第４電極 ９：第５電極 １０：無機誘電体 １１：気体入口 １２：拡散空間 １３：絶縁体仕切り １４：気体出口 １５：側板 １６：配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 順一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 4G075 AA03 AA37 BA05 BD12 CA47 CA66 4H006 AA05 AC13 BA95 BC10 BC13
Claims (20)
- 【請求項１】リアクター内に高電位側と低電位側の電極
が配され、該電極間に気体が流れることが可能な構造を
有する無機誘電体が充填された構成を備え、該電極間に
放電を発生させて該電極間に存在する気体をプラズマ化
して処理するプラズマ反応装置であって、 前記リアクター内の温度を調節する温度調節手段を有す
ることを特徴とするプラズマ反応装置。 - 【請求項２】前記温度調節手段が、前記電極に媒体を流
通させるための配管を配することによって構成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ反応装
置。 - 【請求項３】前記低電位側の電極を接地状態とし、該接
地電極に前記配管が配されていることを特徴とする請求
項２に記載のプラズマ反応装置。 - 【請求項４】前記電極間に存在する気体を、常圧下にお
いてプラズマ化することを特徴とする請求項１〜３のい
ずれか１項に記載のプラズマ反応装置。 - 【請求項５】前記放電が、グロー放電であることを特徴
とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマ反
応装置。 - 【請求項６】前記放電により、前記気体中に存在する揮
発性有機化合物を分解するように構成されていることを
特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズ
マ反応装置。 - 【請求項７】前記無機誘電体が、気体が流れることが可
能な隙間を有し、かつ該無機誘電体間の隙間で放電が発
生する構造を有することを特徴とする請求項１〜６のい
ずれか１項に記載のプラズマ反応装置。 - 【請求項８】前記無機誘電体が、強誘電体であることを
特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラズ
マ反応装置。 - 【請求項９】前記無機誘電体が、チタン酸バリウム、チ
タン酸ストロンチウムから選択される少なくとも一つか
らなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に
記載のプラズマ反応装置。 - 【請求項１０】前記無機誘電体が、粒状体であることを
特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のプラズ
マ反応装置。 - 【請求項１１】リアクター内に高電位側と低電位側の電
極間に気体が流れることが可能な構造を有する無機誘電
体を充填し、該電極間に放電を発生させて該電極間に存
在する気体をプラズマ化して処理するプラズマ反応方法
であって、前記リアクター内を温度調節しながら、前記
気体をプラズマ化することを特徴とするプラズマ反応方
法。 - 【請求項１２】前記リアクター内の温度調節が、前記電
極に配された配管を流通する媒体を介して行われること
を特徴とする請求項１１に記載のプラズマ反応方法。 - 【請求項１３】前記低電位側の電極を接地状態とし、該
接地電極に前記配管が配されていることを特徴とする請
求項１２に記載のプラズマ反応方法。 - 【請求項１４】前記電極間に存在する気体を、常圧下に
おいてプラズマ化することを特徴とする請求項１１〜１
３のいずれか１項に記載のプラズマ反応方法。 - 【請求項１５】前記放電が、グロー放電であることを特
徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のプラ
ズマ反応方法。 - 【請求項１６】前記放電により、前記気体中に存在する
揮発性有機化合物を分解することを特徴とする請求項１
１〜１５のいずれか１項に記載のプラズマ反応方法。 - 【請求項１７】前記無機誘電体が、気体が流れることが
可能な隙間を有し、かつ該無機誘電体間の隙間で放電が
発生する構造を有することを特徴とする請求項１１〜１
６のいずれか１項に記載のプラズマ反応方法。 - 【請求項１８】前記無機誘電体が、強誘電体であること
を特徴とする請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の
プラズマ反応方法。 - 【請求項１９】前記無機誘電体が、チタン酸バリウム、
チタン酸ストロンチウムから選択される少なくとも一つ
からなることを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか
１項に記載のプラズマ反応方法。 - 【請求項２０】前記無機誘電体が、粒状体であることを
特徴とする請求項１１〜１９のいずれか１項に記載のプ
ラズマ反応方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001103738A JP2002292273A (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | プラズマ反応装置及びプラズマ反応方法 |
| US10/112,750 US20020148562A1 (en) | 2001-04-02 | 2002-04-02 | Plasma reaction apparatus and plasma reaction method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001103738A JP2002292273A (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | プラズマ反応装置及びプラズマ反応方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002292273A true JP2002292273A (ja) | 2002-10-08 |
Family
ID=18956746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001103738A Pending JP2002292273A (ja) | 2001-04-02 | 2001-04-02 | プラズマ反応装置及びプラズマ反応方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020148562A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002292273A (ja) |
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| US9516736B2 (en) | 2007-10-16 | 2016-12-06 | Foret Plasma Labs, Llc | System, method and apparatus for recovering mining fluids from mining byproducts |
| US8278810B2 (en) | 2007-10-16 | 2012-10-02 | Foret Plasma Labs, Llc | Solid oxide high temperature electrolysis glow discharge cell |
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